Pharmazeutika mittels Ultraschall in Lipid-Nanopartikeln verkapseln

Nano-skalige Wirkstoffträger werden häufig verwendet, um pharmazeutisch aktive Verbindungen in die Zielzellen zu bringen. Um die Wirkstoffe in einen Wirkstoffträger mit hoher Bioverfügbarkeit einzukapseln, werden Solid- Lipid-Nanopartikel eingesetzt. Die ultraschall-gestützte Nanoemulgierung und Verkapselung ist eine zuverlässige Technik zur Herstellung großer Mengen qualitativ hochwertiger Nanowirkstoffträger, wie z.B. Solid-Lipid-Nanopartikel, nanostrukturierte Lipidträger und Liposomen.

Im Rahmen der COVID-19-Pandemie behandelt Hielscher Ultrasonics alle Aufträge aus dem pharmazeutischen Sektors mit Vorrang. Bitte fragen Sie nach einer priorisierten Auftragsabwicklung und einem beschleunigten Versand!

Ultraschall-gestützte Nano-Emulgierung und Verkapselung

Hochleistungs-Ultraschall ist in der Lage, Öl- und Wasserphasen aufzubrechen und winzige Öltröpfchen in Wasser zu mischen. Da der Prozess der Ultraschall-Emulgierung präzise gesteuert werden kann, kann die Ultraschall-Emulgierung und der anschließende Prozess der Bildung von Solid-Lipid-Nanopartikeln durch Beschallung der beladenen Nanopartikeln deutlich geringere Tröpfchengrößen im Vergleich zu herkömmlichen Emulsionsmethoden erzeugen.

Da die Ultraschall-Nanoemulgierung und -Verkapselung präzise gesteuert werden kann, ermöglicht das Ultraschallverfahren eine genaue Kontrolle über die Größe der Solid-Lipid-Nanopartikel und deren Ladung.

Die Ultraschall-Nanoemulgierung führt zu nanoverstärkten Emulsionen, Liposomen und Fest-Lipid-Nanopartikeln für die Medikamentenverabreichung.

Die Ultraschall-Nanoemulgierung wird zur Herstellung von beladenen Nanoemulsionen, Liposomen und Solid-Lipid-Nanopartikeln verwendet. Die Beschallung erzeugt eine enge Tröpfchenverteilung und nanostrukturierte Partikel.

Während größere Solid-Lipid-Nanopartikel (SLN) mit einer höheren Wirkstoffkonzentration beladen werden können, zeigen kleine SLN eine stark erhöhte Absorptionskinetik und verlängerte Zirkulationszeit im menschlichen Organismus.

Mit den Hielscher Ultraschall-Homogenisierern haben Sie die volle Kontrolle über die Prozessparameter wie Amplitude, Temperatur, Druck, Beschallungszeit und Energieeintrag. Dies ermöglicht Ihnen die Entwicklung einer maßgeschneiderten Rezeptur für Ihre firmeneigene Solid-Lipid-Nanopartikelformulierung. Die Ultraschallherstellung von Lipid-Nanopartikeln ist mit verschiedenen Lipidquellen und Emulgatoren kompatibel.
Die Beschallung führt zu einer sehr gleichmäßigen, engen Partikelgrößenverteilung und damit zu einer hohen Stabilität bei der Lagerung.

Die Ultraschallverkapselung wird zur Herstellung großer Mengen von Liposomen pharmazeutischer Qualität mit einer hohen Wirkstofflast verwendet.

UIP1000hdT mit Glasflussreaktor zur Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln

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Ultraschallverkapselung von pharmazeutischen Substanzen in feste Lipid-Nanopartikel (SLNs)

Ultraschall-gestützte Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln
(Kumar et al. 2019)

Der Vorteil der Ultraschall-Herstellung von Lipid-Nanopartikeln

  • Hochleistungs-Emulgierung
  • Exakte Kontrolle über Größe und Ladung der Lipidpartikel
  • Hohe Wirkstoffladung
  • Exakte Kontrolle über Prozessparameter
  • Schneller Prozess
  • Nicht-thermisch / präzise Temperaturregelung
  • Lineare Skalierbarkeit
  • Reproduzierbarkeit
  • Prozess-Standardisierung / GMP
  • Autoklavierbare Sonotrode und Reaktoren
  • CIP / SIP
Die Ultraschallpräparation von Fest-Lipid-Nanopartikeln erzeugt nanostrukturierte Wirkstoffträger mit hoher Bioverfügbarkeit, hoher Stabilität und geringer Zytotoxizität

Prozessschritte der Ultraschall-Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln
(Kumar et al. 2019)

Was sind Solid-Lipid-Nanopartikel?

Solid-Lipid-Nanopartikel (SLNs) sind eine gängige Form von nanostrukturierten Wirkstoffträgern, in denen bioaktive und pharmazeutische Verbindungen verkapselt werden können. Sie können die Verabreichung von Medikamenten über die intestinalen Lymphgefäße und auch die Penetration in das Gewebe verbessern, um eine hohe Wirkung der Therapeutika zu erreichen. SNLs können lipophile Medikamente in ihrem Lipidkern einschließen, während die Beschichtung mit Tensiden die Nanopartikel wasserlöslich macht und ihnen dadurch eine hohe Bioverfügbarkeit verleiht. SNLs haben eine kugelförmige Form und bestehen aus einem festen Lipidkern, der durch einen Emulgator (Tensid, Co-Tenside) stabilisiert wird.

Häufige Lipid- und Triglyceridquellen sind Tricaprin, Trilaurin, Trimyristin, Tripalmitin, Tristearin, Glycerylmonostearat, Glycerylbehenat, Glycerylpalmitostearat, Cetylpalmitat, Stearinsäure, Palmitinsäure, Decansäure, Behensäure, Glycolester, Acylglycerine, Wachse usw.

Als Tensid in Solid-Lipid-Nanopartikeln werden häufig Lecithine (z.B. Sojalecithin, Sonnenblumenlecithin, Lecithin aus Eiextrakt), Phospholipide, Phosphatidylcholin, Sphingomyeline, Gallensalze (Natriumtaurocholat), Sterine (Cholesterin), Poloxamer 188, 182 und 407, Poloxamin 908, Tyloxapol, Polysorbat 20, 60, und 80, Natriumcholat, Natriumglycocholat, Taurocholsäure-Natriumsalz, Taurodeoxycholsäure-Natriumsalz, Butanol, Buttersäure, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Monooctylphosphorsäure-Natrium u.a. verwendet.

Da Solid-Lipid-Nanopartikel aus physiologisch ähnlichen Lipiden bestehen, die im menschlichen Körper vorkommen, gelten sie als gut verträglich. Sie können oral, intravenös und dermal verabreicht werden.

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für Solid-Lipid-Nanopartikel

Präzise Steuerung der Ultraschall-Prozessparameter durch die intelligente Software von Hielscher UltrasonicsDie Systeme von Hielscher Ultrasonics werden in der Pharma- und Nahrungsergänzungsmittelherstellung zur Formulierung von hochwertigen Solid-Lipid-Nanopartikeln und Liposomen, welche mit pharmazeutischen Substanzen, Vitaminen, Antioxidantien, Peptiden und anderen bioaktiven Verbindungen beladen sind, eingesetzt. Um den Anforderungen seiner Kunden gerecht zu werden, liefert Hielscher Ultraschallgeräte vom kompakten, aber leistungsstarken, handgehaltenen Laborhomogenisator und Tisch-Ultraschallgerät bis hin zu voll-industriellen Ultraschallsystemen für die Herstellung von pharmazeutischen Formulierungen in großen Mengen. Eine breite Palette von Ultraschall-Sonotroden und -Reaktoren steht zur Verfügung, um einen optimalen Aufbau für Ihre Liposomenproduktion zu ermöglichen. Die Robustheit der Hielscher Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7/365-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Um es unseren Kunden leicht zu machen, Good Manufacturing Practices (GMP) umzusetzen und Prozesse zu standardisieren, sind alle digitalen Ultraschallgeräte mit intelligenter Software ausgestattet. Die Software erlaubt die präzise Einstellung der Beschallungsparameter, die kontinuierliche Prozesskontrolle sowie die automatische Aufzeichnung aller wichtigen Prozessparameter auf der integrierten SD-Karte. Eine hohe Produktqualität hängt von der Prozesskontrolle und den kontinuierlich hohen Verarbeitungsstandards ab. Hielscher Ultraschallgeräte helfen Ihnen, Ihren Prozess zu überwachen und zu standardisieren!
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.

Literatur



Wissenswertes

Solid-Lipid-Nanopartikel als Arzneistoffträger

Solid-Lipid-Nanopartikel haben in der Regel eine Kugelform mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen 10 und 1000 Nanometern. Solid-Lipid-Nanopartikel besitzen eine feste Lipidkernmatrix, in der lipophile Moleküle gelöst werden können. Der Lipidkern kann aus verschiedenen Fettverbindungen bestehen, so dass der Begriff "Lipid" im weiteren Sinne verwendet wird. Solid-Lipid-Nanopartikel können aus Triglyceriden (z.B. Tristearin), Diglyceriden (z.B. Glycerin-Bahenat), Monoglyceriden (z.B. Glycerin-Monostearat), Fettsäuren (z.B. Stearinsäure), Steroiden (z.B. Cholesterin) und Wachsen (z.B. Cetylpalmitat) hergestellt werden. Der Lipidkern wird durch (meist eine Kombination aus) Emulgatoren (Tenside) stabilisiert, die entsprechend der Verabreichungsform des Medikamentes ausgewählt werden.

RNA-Impfstoffe

RNA-Impfstoffe verwenden synthetische messenger-RNA (mRNA)-Stränge, die für Proteine von der Virusoberfläche kodieren. Diese mRNA-Stränge sind in Solid-Lipid-Nanopartikel eingekapselt und können eine Antwort des menschlichen Immunsystems auf das Virus provozieren.